23-09-2017
welkom : kijk en lees : techniek : banden - slip en drift

Banden - slip en drift

De keuze van de banden is gebaseerd op een combinatie van subjectieve en objectieve oordelen en argumenten.

Gepubliceerd op 10-12-2004

De keuze van de banden is gebaseerd op een combinatie van subjectieve en objectieve oordelen en argumenten. Net als zoveel goede dingen in het leven. Hetzelfde geldt ook voor de bandenspanning waarmee we vervolgens gaan rijden. Toch is het een goed idee om je bewust te zijn van wat de band nu ongeveer doet tijdens het rijden om daarmee het "gevoelselement" te onderbouwen en ook beter te begrijpen of je tegen een grens aan zit of dat er meer mogelijk is.

In onderstaande verhaal wordt aan de hand van de cirkels van KAM een kwalitatieve uitleg van het banden gedrag gegeven onder verschillende omstandigheden. Dat gaat in de volgende stappen:

  1. Cirkels van KAM en rubberoppervlak
  2. De band in de bocht
  3. De band onder spanning
Als je hiermee in de praktijk aan de slag gaat, moet je altijd zorgen dat je de aanpassingen in kleine stapjes doet en altijd een voor een. Dit om de verschillede effecten uit elkaar te kunnen houden.

1. Cirkels van KAM en rubberoppervlak
De tendens bij motoren is sinds begin '80-er jaren naar steeds dikkere/bredere banden gegaan. Het uitgangspunt hierbij is dat meer rubber voor betere grip zorgt. Deze theorie klopt zonder meer. Zonder de exacte formule voor de grip van een band te willen geven beschrijft onderstaande vergelijking wel de tendens:

Wrijvingscoeff. = Fwrijving / Fnormaal = C1 * e^(C2* A)

hierin zijn,
C1, C2 constante waarden
A contactoppervlak tussen band en wegdek

Banden - slip en drift-Body-8

In onderstaande figuur (De cirkels van KAM) is dit weergegeven.

Meneer Kam heeft als eerste deze cirkels gebruikt om de krachten voor de tractie en het remmen op te tellen bij de krachten voor de bocht.
In deze figuur zie je dat vooral de tractie- en remkrachten door meer rubber groter worden. En dat de maximale bocht kracht (die mogelijk is als er geen aandrijving en remkracht is) voor beide figuren ongeveer gelijk is. Op het eerste gezicht lijkt dit verbazend, maar je moet je daarbij realiseren dat in de praktijk ook in de bocht continu geremd en gasgegeven wordt om het verder gedrag van de motor stabiel te houden. Bij een klein beetje gas (tractie) heeft de bredere band dus al een groot voordeel omdat de daarbij behorende bochtkracht veel groter is, dan bij de smallere band (zie volgende hoofdstuk, “De band in de bocht”). Mede hierdoor is de tendens sinds 2000 ook weer naar smallere banden aan het gaan.

De theorie ligt in de praktijk aanzienlijk gecompliceerder. Afhankelijk van het soort wegdek en de weersgesteldheid (nat vs droog, koud vs warm) en fysische omstandigheden (slijtage niveau van de band, snelheidsafhankelijkheid van de band) zijn de constanten van de formule minder constant en ontstaat een complexere formule. In de volgende uitleg worden verschillende situaties beschreven.

Banden - slip en drift-Body-7

2. De band in de bocht
Kam heeft zijn cirkels gebruikt voor het beschrijven van het krachtenspel op de band in de bocht. De onderstaande figuur toont eerst de schets van een band zonder tractie in een bocht naar rechts. Het gaat net goed, want de dwarskracht ligt precies op de rand van de cirkel. In de tweede cirkel wordt bij dezelfde dwarskracht nog bij geremd. Oei, de slipgrens wordt overschreden en de band gaat glijden. Maar de coureur reageert snel. Hij laat de rem los en probeert naar buiten te sturen (lagere dwarskracht). En ja hoor, de band pakt weer.

Banden - slip en drift-Body-6

In dit verhaal gaan we voorbij aan een aspect dat vrijwel iedere rijder kent, maar vooral vrijwel iedere autorijder kent. De slip is niet een harde grens. Je voelt het aankomen. In het "stabiele gebied", voordat je gaat slippen, ben je aan het driften. Carl Fogarty is hier een koning in. De hoek alpha in de onderstaande figuur geeft de drift hoek aan. Vooral in het grijze gebied van de KAM-cirkel neemt deze drifthoek voelbaar toe.

In dit gebied is nog een herkenbare relatie tussen sturen en gas geven en de reactie van de banden. Als je hier over de grens gaat, dan houdt de voorspelbaarheid op en lijkt ook een beetje gas terugnemen geen gevolgen te hebben. En dat klopt. Eigenlijk kan bij het begin van de slip de band de vervorming, die met de krachten samenhangt niet meer volgen. De band verliest het goede contact met de weg en plotseling neemt daardoor de dwarskracht op de band af. Tegelijk neemt de band ook de vorm aan die bij deze lagere dwarskracht hoort. Pas als je de band weer belast met een kracht die bij deze vervorming hoort, kun je weer beginnen met opbouwen van de dwarskracht. De experts, met Valentino Rossi voorop, trekken met hun been de motor in de bocht naar zich toe als hij gaat slippen. Hiermee wordt de band ontlast en krijgt een lagere dwarskracht.

Banden - slip en drift-Body-5

3. De band onder spanning
Even onbeargumenteerd als de keuze van de band is de spanning, waarmee hij wordt opgepompt. Aansluitend op het verhaal hiervoor het volgende.
Een hard opgepompte band heeft een hogere stijfheid. Zodra hij gaat glijden vormt hij terug naar een vorm die bij een lagere dwarskracht hoort. Maar omdat de band hard is, is het vervormingverschil klein en de responstijd van grip/gecontroleerde drift naar slip kort. En daarmee dus ook de reactie tijd voor de bestuurder.
hoge bandenspanning => hoge stijfheid => snelle respons van de band => korte reactietijd voor de berijder.
Bij een zachtere band werkt dit de andere kant op,
Lagere bandenspanning => lagere stijfheid v.d. band => tragere respons van de band => langere reactie tijd.
Daarnaast heeft de lagere bandenspanning een groter contact oppervlak tot gevolg en dus meer grip. Zoals in onderstaande figuur is weergegeven.

Een groter contact oppervlak heeft niet alleen voordelen. Het is bekend dat een zachte band meer weerstand heeft. Deze grotere weerstand komt doordat de ingedrukte zachte band eigenlijk verschillende radii heeft in het kontact oppervlak met de weg. En dus ook verschillende snelheden, omdat de hoeksnelheid van de band overal gelijk is. Deze verschillende snelheden veroorzaken interne (blinde spanningen die energie kosten en daardoor vermogen van de motor nemen. En deze interne spanningen zijn precies de tweede oorzaak voor de betere feeling voor de band.

Banden - slip en drift-Body-3

Een zachte band heeft op het contact oppervlak een groter verschil in maximale en minimale radius t.o.v. een hardere band, dit komt door de indrukking (zie figuur hieronder). Dit verschil betekent ook een snelheidsverschil in het gebied dat het meest ingedrukt is en het gebied dat het minst ingedrukt is. Hierdoor slipt altijd een deel van de band om dit snelheidsverschil te compenseren.

Banden - slip en drift-Body-2

Als je nu met zo'n zachtere band de bocht steeds sneller gaat maken, verliest eerst dat deel van de band dat het meeste slipte (door het verschil in indrukking) het contact met de weg (zie schets hieronder) . En naarmate de dwarskracht opgevoerd wordt concentreert het contact oppervlak dat nog effectief is zich meer in het "midden". Hierdoor neemt de interne spanning (door het snelheidsverschil) op het loopvlak af en de dwarskracht wordt op een korter deel van de band overgebracht.

Dit is in onderstaande figuur weer gegeven. De consequentie van deze concentratie is een hogere dwarskracht per m contactlengte. En Daarom geven zachtere banden dus een betere grip EN een beter gevoel in de bocht.
Er zit natuurlijk wel een grens aan het leeg laten lopen van de banden. In de onderstaande grafiek heb ik de experimenten met mijn Bridgestone 100/90 BT45 voorband indicatief

Onder de 2.1 bar begint het "gevoel" te stijgen en onder de 1.85 bar wordt het de band zoekerig. De wrijvingskracht blijft ook niet lineair oplopen zoals de grafiek suggereert.


Veel plezier in de bochten.

Disclaimer:
In dit verhaal zijn verder alle aspecten van stabiliteit buiten beschouwing gelaten. En natuurlijk is het voor aansprakelijkheidsredenen het beste om met de voorgeschreven bandenspanning te rijden.

Jan Sybren

Reageer

Beleefd blijven aub...

(Gebruik Markdown voor formatering)

Deze vraag helpt om spam te vermijden:

Skyscraper banner ad